(57)【要約】【課題】  干渉光の背景光からなるヘテロダイン信号の直流成分を有効に求めることが可能な光画像計測装置を提供する。【解決手段】  光画像計測装置１は、光源２からの光ビームをビームスプリッタ５で信号光Ｓと参照光Ｒに分割し、周波数シフタ６で参照光Ｒの周波数をシフトさせ、被測定物体Ｏを経由した信号光Ｓと鏡７で反射された参照光Ｒとをビームスプリッタ５で重畳させて干渉光Ｌを生成する干渉光学系と、干渉光Ｌを干渉光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３に分割するビームスプリッタ１１、１２と、各干渉光の強度を所定の周期で変調する強度変調手段であるシャッタ３１、３２、３３と、強度変調された各干渉光を受光して電気信号を出力するＣＣＤ２１、２２、２３と、出力された電気信号を基に干渉光Ｌの背景光に対応する直流成分の強度を演算する演算手段である信号処理部６０とを備えている。【選択図】      図１
2005265440.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームを出射する光源と、この光源からの光ビームを、被測定物体を経由する信号光と所定の参照物体を経由する参照光とに分割し、前記信号光の周波数と前記参照光の周波数とを相対的にシフトさせた後に、前記被測定物体を経由した前記信号光と前記参照物体を経由した前記参照光とを互いに重畳させて干渉光を生成する干渉光学系とを含んでおり、前記干渉光に基づいて前記被測定物体の画像を形成する光画像計測装置であって、
前記干渉光の強度を所定の周波数にて変調する強度変調手段と、
前記強度変調された前記干渉光を受光し、電気信号に変換して出力する光検出手段と、
前記光検出手段により出力された前記電気信号に基づいて前記干渉光の背景光からなる直流成分の強度を演算する演算手段と、
を備えていることを特徴とする光画像計測装置。
【請求項２】
光ビームを出射する光源と、この光源からの光ビームを、被測定物体を経由する信号光と所定の参照物体を経由する参照光とに分割し、前記信号光の周波数と前記参照光の周波数とを相対的にシフトさせた後に、前記被測定物体を経由した前記信号光と前記参照物体を経由した前記参照光とを互いに重畳させて干渉光を生成する干渉光学系と、前記干渉光学系により生成された前記干渉光を複数の光路に分割する光路分割手段とを含んでおり、前記複数の光路を伝搬する前記干渉光に基づいて前記被測定物体の画像を形成する光画像計測装置であって、
前記複数の光路のうち幾つかの光路上にそれぞれ設けられ、前記干渉光の強度を所定の周波数にて変調する強度変調手段と、
前記複数の光路上にそれぞれ設けられ、前記幾つかの光路上に設けられたものについては、前記強度変調を受けた前記干渉光を受光し電気信号に変換して出力し、前記幾つかの光路以外の光路上に設けられたものについては、前記干渉光を受光し電気信号に変換して出力する光検出手段と、
前記複数の光路のうち所定の光路上に設けられた前記光検出手段により出力された前記電気信号に基づいて前記直流成分の強度を演算する演算手段と、
を備えていることを特徴とする光画像計測装置。
【請求項３】
前記所定の光路は、前記強度変調手段が設けられた少なくとも２つの光路を含み、
前記少なくとも２つの光路上の前記強度変調手段は、前記干渉光の位相差π（１８０度）の部分を当該光路上の前記光検出手段に受光させるように、前記干渉光をそれぞれ強度変調し、
前記演算手段は、前記光検出手段により出力された前記電気信号を時間平均することにより前記直流成分の強度を演算することを特徴とする請求項２に記載の光画像計測装置。
【請求項４】
前記所定の光路は、前記強度変調手段が設けられていない光路を含み、
前記演算手段は、当該光路上の前記光検出手段により出力された前記電気信号を時間平均することにより前記直流成分の強度を演算することを特徴とする請求項２に記載の光画像計測装置。
【請求項５】
前記強度変調手段は、前記干渉光の位相差πの部分を前記光検出手段に受光させるように、前記干渉光を複数回強度変調し、
前記光検出手段は、前記複数回の各回の強度変調に対応する前記干渉光を受光して前記電気信号を出力し、
前記演算手段は、前記複数回の強度変調に対応して前記光検出手段により出力された前記電気信号を時間平均することにより前記直流成分の強度を演算することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光画像計測装置。
【請求項６】
前記強度変調手段は、前記干渉光のうなりの周波数に同期されない周波数にて前記干渉光を強度変調し、
前記演算手段は、当該周波数にて強度変調された前記干渉光に基づいて前記光検出手段により出力された前記電気信号を時間平均することにより前記直流成分の強度を演算することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光画像計測装置。
【請求項７】
光ビームを出射する光源と、この光源からの光ビームを、被測定物体を経由する信号光と所定の参照物体を経由する参照光とに分割し、前記信号光の周波数と前記参照光の周波数とを相対的にシフトさせた後に、前記被測定物体を経由した前記信号光と前記参照物体を経由した前記参照光とを互いに重畳させて干渉光を生成する干渉光学系とを含んでおり、前記干渉光に基づいて前記被測定物体の画像を形成する光画像計測装置であって、
前記干渉光の強度を所定の周波数にて変調する強度変調手段と、
前記強度変調された前記干渉光を受光し、電気信号に変換して出力する光検出手段と、
前記光検出手段により出力された前記電気信号に基づいて、前記干渉光の背景光からなる直流成分の強度、その交流成分の強度及び／又は位相を演算する演算手段と、
を備えていることを特徴とする光画像計測装置。
【請求項８】
前記干渉光のうなりの周期に対応して、前記光検出手段による前記干渉光の受光時間を、前記うなりの周期以上の長さの第１の受光時間と、前記うなりの周期未満の長さの第２の受光時間とに切り換える受光時間切換手段を更に備え、
前記演算手段は、
前記受光時間切換手段により前記第１の受光時間に切り換えられたときに前記光検出手段により出力される電気信号を時間平均することにより前記直流成分の強度を演算し、
前記第２の受光時間に切り換えられたときに前記光検出手段により出力される前記電気信号と、前記第１の受光時間に対応して演算された前記直流成分とに基づいて、前記交流成分の強度及び／又は位相を演算することを特徴とする請求項７に記載の光画像計測装置。
【請求項９】
前記受光時間切換手段は、前記受光時間を前記干渉光のうなりの周期ごとに切り換え、
前記第１の受光時間は、前記うなりの周期であることを特徴とする請求項８に記載の光画像計測装置。
【請求項１０】
前記受光時間切換手段は、前記受光時間を前記干渉光のうなりの周期ごとに切り換え、
前記第２の受光時間は、前記うなりの周期の半分であることを特徴とする請求項８に記載の光画像計測装置。
【請求項１１】
前記強度変調手段が前記干渉光を強度変調する前記所定の周波数は、前記干渉光のうなりの周波数の整数倍の周波数であることを特徴とする請求項７に記載の光画像計測装置。
【請求項１２】
前記強度変調手段は、前記干渉光を前記所定の周波数にて遮断するシャッタ手段であることを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれか一項に記載の光画像計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に光散乱媒質の被測定物体に光ビームを照射し、その反射光もしくは透過光を用いて被測定物体の表面形態や内部形態を計測し、その画像を形成する光画像計測装置に関する。特に、光ヘテロダイン検出法を利用して被測定物体の表面形態や内部形態を計測し画像を形成する光画像計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、レーザ光源等を用いて被測定物体の表面や内部の画像を形成する光画像計測技術が注目を集めている。この光画像計測技術は、従来からのＸ線ＣＴのような人体に対する有害性を持たないことから、特に医療分野における応用の展開が期待されている。
【０００３】
光画像計測技術における代表的な手法の一例として低コヒーレンス干渉法（光コヒーレンス断層画像化法などとも呼ばれる）がある。この手法は、例えばスーパールミネセントダイオード（Ｓｕｐｅｒ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ  Ｄｉｏｄｅ；ＳＬＤ）のように広いスペクトル幅をもつ広帯域光源の低干渉性を利用して、被測定物体からの反射光や透過光をμｍオーダーの優れた距離分解能で検出可能とするものである（例えば下記の非特許文献１を参照）。
【０００４】
この低コヒーレンス干渉法を利用した装置の一例として、マイケルソン干渉計に基づく従来の光画像計測装置の基本構成を図８に示す。この光画像計測装置１００は、広帯域光源１０１、鏡１０２、ビームスプリッタ１０３及び光検出器１０４を含んで構成されている。被測定物体１０５は、散乱媒質により形成されている。広帯域光源１０１からの光ビームは、ビームスプリッタ１０３により、鏡１０２に向かう参照光Ｒと被測定物体１０５に向かう信号光Ｓの２つに分割される。参照光Ｒはビームスプリッタ１０３による反射光であり、信号光Ｓはビームスプリッタ１０３の透過光である。
【０００５】
ここで、図８に示すように、信号光Ｓの進行方向をｚ軸方向として定めるとともに、信号光Ｓの進行方向に対する直交面をｘ−ｙ面として定義する。鏡１０２は、同図中の両側矢印方向（ｚ−スキャン方向）に変位可能とされている。
【０００６】
参照光Ｒは、鏡１０２に反射される際にそのｚ−スキャンによりドップラー周波数シフトを受ける。一方、信号光Ｓは、被測定物体１０５に照射されると、その表面及び内部層により反射される。被測定物体は散乱媒質であるので、信号光Ｓの反射光は多重散乱を含む乱雑な位相をもった拡散波面であると考えられる。被測定物体１０５を経由した信号光と、鏡１０２を経由し周波数シフトを受けた参照光は、ビームスプリッタ１０３によって重畳されて干渉光を生成する。
【０００７】
このような低コヒーレンス干渉方法を用いた画像計測では、信号光Ｓと参照光Ｒの光路長差が光源のμｍオーダーのコヒーレント長（可干渉距離）以内でありかつ参照光Ｒと位相相関のある信号光Ｓの成分のみが参照光Ｒと干渉を生じる。すなわち、信号光Ｓのコヒーレントな信号光成分のみが選択的に参照光Ｒと干渉し合う。この原理から、鏡１０２の位置をｚ−スキャンして参照光Ｒの光路長を変化させることにより、被測定物体１０５の内部層の光反射プロフィールが測定される。更に、被測定物体１０５へ照射される信号光Ｓをｘ−ｙ面方向にも走査する。このようなｚ方向及びｘ−ｙ面方向のスキャンを行いながら干渉光を光検出器１０４で検出し、その検出結果として出力される電気信号（ヘテロダイン信号）を解析することによって、被検体１０５の２次元断層画像が取得される（非特許文献１を参照）。
【０００８】
なお、ビームスプリッタ１０３によって重畳される参照光Ｒ及び信号光Ｓの強度をそれぞれＩｒとＩｓとし、両光波の間の周波数差及び位相差をそれぞれｆｉｆ及びΔθとすると、光検出器からは次式に示すようなヘテロダイン信号が出力される（例えば、非特許文献２を参照）。
【０００９】
【数１】
2005265440.tif 000003
【００１０】
式（１）の右辺第３項は交流電気信号であり、その周波数ｆｉｆは参照光Ｒと信号光Ｓが干渉されて発生するうなり（ビート）の周波数に等しい。ヘテロダイン信号の交流成分の周波数ｆｉｆは、ビート周波数などと呼ばれる。また、式（１）の右辺第１項及び第２項はヘテロダイン信号の直流成分であり、干渉光の背景光の信号強度に対応している。
【００１１】
しかしながら、このような従来の低コヒーレンス干渉法で２次元断層画像を取得するためには、被測定物体１０５に対して光ビームを走査することにより、被測定物体１０５の深度方向（ｚ方向）及び断層面方向（ｘ−ｙ面方向）の各部位からの反射光波を順次に検出する必要がある。したがって、被測定物体１０５を計測するためには長時間を要し、また、その計測原理を勘案すると計測時間の短縮を図ることは困難である。
【００１２】
このような問題点に鑑み、計測時間の短縮を図るための光画像計測装置が考案されている。図９は、そのような装置の一例の基本構成が示されている。同図に示す光画像計測装置２００は、広帯域光源２０１、鏡２０２、ビームスプリッタ２０３、光検出器としての２次元光センサアレイ２０４、及びレンズ２０６、２０７を含んで構成されている。光源２０１から出射された光ビームは、レンズ２０６、２０７により平行光束にされるとともにそのビーム径が拡大され、ビームスプリッタ２０３によって参照光Ｒと信号光Ｓとに二分される。参照光Ｒには鏡２０２のｚ−スキャンによりドップラー周波数シフトが付与される。一方、信号光Ｓは、ビーム径が広げられているので、ｘ−ｙ面の広い範囲に亘って被測定物体２０５に入射される。よって、信号光Ｓは、当該入射範囲における被測定物体２０５の表面や内部の情報を含んだ反射光となる。参照光Ｒと信号光Ｓは、ビームスプリッタ２０３により重畳され、２次元光センサアレイ２０４上に並列配置された素子（光センサ）により検出される。したがって、光ビームを走査することなく、被測定物体２０５の２次元断層画像をリアルタイムに取得することが可能となる。
【００１３】
このような非走査型の光画像計測装置としては、非特許文献３に記載のものが知られている。同文献に記載の装置では、２次元光センサアレイから出力される複数のヘテロダイン信号を並列配置の信号処理系に入力して、各ヘテロダイン信号の振幅と位相を検出するようになっている。
【００１４】
しかしながら、画像の空間分解能を高めるためにはアレイの素子数を増加させなければならず、更に、その素子数に対応するチャンネル数を備えた信号処理系を用意しなければならない。したがって、高分解能の画像を必要とする医療や工業等の分野においては実用化する上で難があると思われる。
【００１５】
そこで、本発明者らは、下記の特許文献１において、次のような非走査型の光画像計測装置を提案した。本提案に係る光画像計測装置は、光ビームを出射する光源と、該光源から出射された光ビームを、被検体が配置される被検体配置位置を経由する信号光と、前記被検体配置位置を経由する光路とは異なる光路を経由する参照光とに二分するとともに、前記被検体配置位置を経由した後の信号光と、前記異なる光路を経由した参照光とを互いに重畳することにより干渉光を生成する干渉光学系と、該干渉光学系が、前記信号光の周波数と前記参照光の周波数を相対的にシフトさせる周波数シフタと、前記干渉光学系が、前記干渉光を受光するために、前記干渉光を二分割して、さらに、該二分割された干渉光を周期的に遮断することにより、互いの位相差が９０度である２列の干渉光パルスを生成する光遮断装置と、前記２列の干渉光パルスをそれぞれ受光する光センサと、該光センサが、空間的に配列され、それぞれが独立に受光信号を得る複数の受光素子を有するものであり、前記光センサで得られた複数の受光信号を統合して前記被検体配置位置に配置された被検体の表面もしくは内部層の、前記信号光の伝搬経路上の各関心点に対応する信号を生成する信号処理部を具備している。
【００１６】
この光画像計測装置は、参照光と信号光からなる干渉光を二分して２台の光センサ（２次元光センサアレイ）で受光するとともに、両センサアレイの前にそれぞれ光遮断装置（シャッタ）を配置して干渉光をサンプリングするように構成されている。そして、分割された２つの干渉光のサンプリング周期にπ／２の位相差を設けることにより、干渉光の背景光を構成する信号光と参照光の強度と、干渉光の位相の直交成分（ｓｉｎ成分とｃｏｓ成分）とを検出し、更に、両センサアレイからの出力に含まれる背景光の強度を両センサアレイの出力から差し引くことにより、干渉光の２つの位相直交成分を算出し、その算出結果を用いて干渉光の振幅を求めるようになっている。
【００１７】
この光画像計測装置による計測においては、干渉光の背景光に対応するヘテロダイン信号の直流成分の強度を別途求める必要があり、具体的には、シャッタを開放状態として干渉光を連続的に受光し、その受光結果の時間平均を算出することにより当該直流成分を求めるようになっている。しかし、他の取得方法については具体的に開示されていないため、計測形態の自由度が小さく、操作性や装置構成の自由度を向上させるためには他の計測形態を考案する必要があると思われる。
【００１８】
また、本発明者らは、特許文献２において、光ビームを出射する光源と、該光源から出射された光ビームを、被測定検体が配置される被測定検体の配置位置を経由する信号光と、前記被測定検体の配置位置を経由する光路とは異なる光路を経由する参考光とに二分するとともに、前記被測定検体の配置位置を経由した後の信号光と、前記異なる光路を経由した参考光とを互いに重畳することにより前記信号光と前記参照光とが干渉した干渉光を生成する干渉光学系と、該干渉光学系が、前記信号光の周波数と前記参照光の周波数を相対的にシフトさせる周波数シフタと、前記干渉光学系が、前記信号光と前記参照光のうち少なくとも一方の光路上に光を周期的に遮断する光学装置とを備え、前記光学装置の遮断周波数を前記信号光と前記参照光の間の周波数差に等しくなるように構成された光画像計測装置を提案した。当該光画像計測装置によれば、ビート周波数と等しい遮断周波数にて干渉光をサンプリングすることができるため、好適な光ヘテロダイン測定の実現が図られている。
【００１９】
当該光画像計測装置においても、干渉光の背景光からなる直流成分を別途測定する必要があり、具体的には、位相をπ及びπ／２ずらして２回サンプリングを行い、これらの測定結果に演算処理を施して当該直流成分を算出する方法が開示されているが、特許文献１に関する問題点と同様に、他の方法によっても当該直流成分を算出可能であることが好ましい。
【００２０】
また、特許文献１、２の光画像計測装置のような別途の測定を行うことなく、一度の計測に基づいて背景光からなる直流成分を求めることが可能であれば、計測の手間を軽減させ、計測時間を短縮させることができるが、これら特許文献に記載の光画像計測装置ではその実現は困難である。
【００２１】
更に、これら特許文献には、干渉光をサンプリングする際のデューティ（ｄｕｔｙ）比やサンプリング関数の波形に係る特徴的事項については考慮されていないが（特許文献１では「矩形」の関数が用いられている）、計測形態の自由度を向上させるため、又は、より有効な計測を実現するためには、このような事項についても工夫を施すべきであると考えられる。また、サンプリング周波数についてもビート周波数と等しいケースについてのみ言及されており、更なるバリエーションを提供してサンプリング態様の自由度を高めることが装置の応用上必要であると思われる。
【００２２】
【特許文献１】特開２００１−３３０５５８号公報（請求項、明細書段落、［００４４］、［００７２］−［００７７］）
【特許文献２】特許第３２４５１３５号（請求項、明細書段落［００７２］−［００８２］）
【非特許文献１】丹野直弘、「光学」、２８巻３号、１１６（１９９９）
【非特許文献２】吉沢、瀬田編、「光ヘテロダイン技術（改訂版）」、新技術コミュニケーションズ（２００３）、ｐ．２
【非特許文献３】Ｋ．Ｐ．Ｃｈａｎ、Ｋ．Ｓａｔｏｒｉ、Ｈ．Ｉｎａｂａ、「Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ」、Ｖｏｌ．３４、１１０１（１９９８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたもので、干渉光の背景光からなるヘテロダイン信号の直流成分を有効に求めることが可能な光画像計測装置を提供することを目的とする。
【００２４】
また、本発明は、干渉光のサンプリング態様の自由度を高めることにより、実用性が向上された光画像計測装置を提供することを他の目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、光ビームを出射する光源と、この光源からの光ビームを、被測定物体を経由する信号光と所定の参照物体を経由する参照光とに分割し、前記信号光の周波数と前記参照光の周波数とを相対的にシフトさせた後に、前記被測定物体を経由した前記信号光と前記参照物体を経由した前記参照光とを互いに重畳させて干渉光を生成する干渉光学系とを含んでおり、前記干渉光に基づいて前記被測定物体の画像を形成する光画像計測装置であって、前記干渉光の強度を所定の周波数にて変調する強度変調手段と、前記強度変調された前記干渉光を受光し、電気信号に変換して出力する光検出手段と、前記光検出手段により出力された前記電気信号に基づいて前記干渉光の背景光からなる直流成分の強度を演算する演算手段と、を備えていることを特徴とする。
【００２６】
また、請求項２に記載の発明は、光ビームを出射する光源と、この光源からの光ビームを、被測定物体を経由する信号光と所定の参照物体を経由する参照光とに分割し、前記信号光の周波数と前記参照光の周波数とを相対的にシフトさせた後に、前記被測定物体を経由した前記信号光と前記参照物体を経由した前記参照光とを互いに重畳させて干渉光を生成する干渉光学系と、前記干渉光学系により生成された前記干渉光を複数の光路に分割する光路分割手段とを含んでおり、前記複数の光路を伝搬する前記干渉光に基づいて前記被測定物体の画像を形成する光画像計測装置であって、前記複数の光路のうち幾つかの光路上にそれぞれ設けられ、前記干渉光の強度を所定の周波数にて変調する強度変調手段と、前記複数の光路上にそれぞれ設けられ、前記幾つかの光路上に設けられたものについては、前記強度変調を受けた前記干渉光を受光し電気信号に変換して出力し、前記幾つかの光路以外の光路上に設けられたものについては、前記干渉光を受光し電気信号に変換して出力する光検出手段と、前記複数の光路のうち所定の光路上に設けられた前記光検出手段により出力された前記電気信号に基づいて前記直流成分の強度を演算する演算手段と、を備えていることを特徴とする。
【００２７】
ここで、「幾つかの光路」とは、前記複数（Ｎとする）の光路のうちの任意数、すなわち１〜Ｎのいずれかの個数の光路を意味するものとする。
【００２８】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の光画像計測装置であって、前記所定の光路は、前記強度変調手段が設けられた少なくとも２つの光路を含み、前記少なくとも２つの光路上の前記強度変調手段は、前記干渉光の位相差π（１８０度）の部分を当該光路上の前記光検出手段に受光させるように、前記干渉光をそれぞれ強度変調し、前記演算手段は、前記光検出手段により出力された前記電気信号を時間平均することにより前記直流成分の強度を演算することを特徴とする。
【００２９】
また、請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の光画像計測装置であって、前記所定の光路は、前記強度変調手段が設けられていない光路を含み、前記演算手段は、当該光路上の前記光検出手段により出力された前記電気信号を時間平均することにより前記直流成分の強度を演算することを特徴とする。
【００３０】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の光画像計測装置であって、前記強度変調手段は、前記干渉光の位相差πの部分を前記光検出手段に受光させるように、前記干渉光を複数回強度変調し、前記光検出手段は、前記複数回の各回の強度変調に対応する前記干渉光を受光して前記電気信号を出力し、前記演算手段は、前記複数回の強度変調に対応して前記光検出手段により出力された前記電気信号を時間平均することにより前記直流成分の強度を演算することを特徴とする。
【００３１】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の光画像計測装置であって、前記強度変調手段は、前記干渉光のうなりの周波数に同期されない周波数にて前記干渉光を強度変調し、前記演算手段は、当該周波数にて強度変調された前記干渉光に基づいて前記光検出手段により出力された前記電気信号を時間平均することにより前記直流成分の強度を演算することを特徴とする。
【００３２】
また、請求項７に記載の発明は、光ビームを出射する光源と、この光源からの光ビームを、被測定物体を経由する信号光と所定の参照物体を経由する参照光とに分割し、前記信号光の周波数と前記参照光の周波数とを相対的にシフトさせた後に、前記被測定物体を経由した前記信号光と前記参照物体を経由した前記参照光とを互いに重畳させて干渉光を生成する干渉光学系とを含んでおり、前記干渉光に基づいて前記被測定物体の画像を形成する光画像計測装置であって、前記干渉光の強度を所定の周波数にて変調する強度変調手段と、前記強度変調された前記干渉光を受光し、電気信号に変換して出力する光検出手段と、前記光検出手段により出力された前記電気信号に基づいて、前記干渉光の背景光からなる直流成分の強度、その交流成分の強度及び／又は位相を演算する演算手段と、を備えていることを特徴とする。
【００３３】
また、請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の光画像計測装置であって、前記干渉光のうなりの周期に対応して、前記光検出手段による前記干渉光の受光時間を、前記うなりの周期以上の長さの第１の受光時間と、前記うなりの周期未満の長さの第２の受光時間とに切り換える受光時間切換手段を更に備え、前記演算手段は、前記受光時間切換手段により前記第１の受光時間に切り換えられたときに前記光検出手段により出力される電気信号を時間平均することにより前記直流成分の強度を演算し、前記第２の受光時間に切り換えられたときに前記光検出手段により出力される前記電気信号と、前記第１の受光時間に対応して演算された前記直流成分とに基づいて、前記交流成分の強度及び／又は位相を演算することを特徴とする。
【００３４】
また、請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の光画像計測装置であって、前記受光時間切換手段は、前記受光時間を前記干渉光のうなりの周期ごとに切り換え、前記第１の受光時間は、前記うなりの周期であることを特徴とする。
【００３５】
また、請求項１０に記載の発明は、請求項８に記載の光画像計測装置であって、前記受光時間切換手段は、前記受光時間を前記干渉光のうなりの周期ごとに切り換え、前記第２の受光時間は、前記うなりの周期の半分であることを特徴とする。
【００３６】
また、請求項１１に記載の発明は、請求項７に記載の光画像計測装置であって、前記強度変調手段が前記干渉光を強度変調する前記所定の周波数は、前記干渉光のうなりの周波数の整数倍の周波数であることを特徴とする。
【００３７】
また、請求項１２に記載の発明は、請求項１ないし請求項１１のいずれか一項に記載の光画像計測装置であって、前記強度変調手段は、前記干渉光を前記所定の周波数にて遮断するシャッタ手段であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３８】
本発明の光画像計測装置によれば、干渉光の強度を所定の周波数にて変調する強度変調手段と、強度変調された干渉光を受光し、電気信号に変換して出力する光検出手段と、出力された電気信号に基づいて干渉光の背景光に対応する直流成分の強度を演算する演算手段とを備えているので、干渉光の背景光からなる直流成分を有効に求めることができる。
【００３９】
請求項３ないし請求項６に記載の光画像計測装置によれば、１つ又は２つの光検出手段から出力された電気信号に基づいて直流成分を求めることができるので、当該装置に設けられた光検出手段の個数に応じて有効に直流成分を取得することが可能である。
【００４０】
特に、請求項４に記載の光画像計測装置によれば、強度変調手段が設けられていない光路上の光検出手段から出力された電気信号に基づいて直流成分を求めることができるので、装置構成の簡略化を図ることができる。
【００４１】
また、請求項８ないし請求項１０に記載の光画像計測装置によれば、光検出手段による干渉光の受光時間が第１の受光時間に切り換えられたことに対応して直流成分が有効に算出され、更に、第２の受光時間に切り換えられたことに対応して、上記直流成分の算出結果を用いて交流成分が算出される。したがって、例えば被測定物体の深さ方向にスキャン（ｚ−スキャン）しながら計測を行うような場合に当該光画像計測装置を適用すると、直前に算出された直流成分の値を用いて交流成分を順次求めることができるので、計測精度を向上させることが可能となる。
【００４２】
また、請求項１１に記載の本発明の光画像計測装置によれば、様々な周波数を用いて干渉光のサンプリングを行うことができるので、構成の自由度を高めることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下、本発明に係る光画像計測装置の実施形態の一例について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００４４】
本発明に係る光画像計測装置は、端的に述べると、被測定物体を経由した信号光と参照物体を経由した参照光との干渉光の背景光からなる直流成分の強度を有効に取得するために、干渉光の強度を周期的に変調し、その干渉光を受光して電気信号（ヘテロダイン信号）として出力し、そのヘテロダイン信号に基づいてその直流成分の強度を演算する構成を備えている。また、本発明に係る光画像検出装置は、干渉光の特性を求めるために有効な各種のサンプリング態様を提供するものである。当該干渉光の特性としては、例えば、上記の式（１）に示す直流成分、干渉光の信号強度、位相の空間分布などが含まれている。
【００４５】
以下、本発明に係る実施形態の一例として、干渉光の光路を３つに分割し、各干渉光を受光して得られるヘテロダイン信号に基づいて背景光からなる直流成分の強度、干渉光の信号強度及びその位相の空間分布を取得することが可能な構成を備える光画像計測装置について説明する。ただし、直流成分の取得方法やサンプリング態様によっては、干渉光の光路を３つに分割する必要はなく、以下に適宜後述するように、干渉光の分割無し、２つに分割、あるいは４つ以上の光路に分割する構成を採用することが可能である。
【００４６】
〔装置の構成〕
図１は、干渉光を３つの光路に分割して測定を行うように構成された本発明に係る光画像計測装置１の概略構成の一例を示している。この光画像計測装置１は、例えば医療用や工業用に利用可能な装置であって、散乱媒質からなる被測定物体Ｏの深さ（ｚ方向）ごとの２次元断層画像を取得して３次元画像を形成するための構成を備えている。
【００４７】
光画像計測装置１は、従来の装置と同様に、低コヒーレントな光を出力するＳＬＤや発光ダイオード（ＬＥＤ）等からなる広帯域光源２と、この光源２からの光ビームを平行光束とするとともにそのビーム径を拡大するレンズ３、４と、光ビームを信号光Ｓと参照光Ｒとに分割するとともに、それらを重畳して干渉光Ｌを生成するビームスプリッタ５と、全反射鏡からなる鏡７とを含んでいる。光源２は、連続光やパルス光などからなる光ビームを適宜出力するようになっている。ちなみに、市販の近赤外域ＳＬＤのコヒーレント長は３０μｍ程度、ＬＥＤの場合には１０μｍ程度である。また、図示は省略するが、鏡７を参照光の進行方向に移動（ｚ−スキャン）させるための駆動装置が設けられている。
【００４８】
また、鏡７の直前には、電器光学変調器や音響光学変調器等からなる周波数シフタ６が配置され、通過する参照光Ｒの周波数をシフトするようになっている。なお、鏡７をｚ−スキャンさせることにより参照光Ｒにドップラー周波数シフトを付与する構成を採用する場合には、周波数シフタ６は不要である。ただし、参照光Ｒの周波数のシフト量（つまりビート周波数）を大きくする必要がある場合などには、周波数シフタ６とｚ−スキャンとを併用可能に構成してもよい。
【００４９】
ここで、レンズ３、４、ビームスプリッタ５、周波数シフタ６及び鏡７は、本発明にいう「干渉光学系」を構成している。また、鏡７は、本発明の「参照物体」を構成するものである。
【００５０】
また、光画像計測装置１には、ビームスプリッタ５により生成された干渉光Ｌを結像させる結像用レンズ群８と、この干渉光Ｌを２つの干渉光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３に分割するビームスプリッタ１１、１２と、干渉光検出用の蓄積型の２次元光センサアレイであるＣＣＤ（カメラ）２１、２２、２３と、これらＣＣＤの直前に配置され、干渉光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３をそれぞれ周期的に遮断する液晶シャッタ等の高速シャッタなどからなるシャッタ３１、３２、３３とが設けられている。
【００５１】
なお、シャッタ３１、３２、３３は、それぞれＣＣＤ２１、２２、２３の直前に配置されている必要はなく、ビームスプリッタ１１、１２による干渉光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の分岐点からＣＣＤ２１、２２、２３とを結ぶ各光路上の任意の位置に配設することが可能である。すなわち、シャッタ３１、３２、３３は、各干渉光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を遮断してＣＣＤ２１、２２、２３による受光光量を０に変更することが可能な位置に配置されていれば十分である。
【００５２】
ここで、ビームスプリッタ１１、１２は、本発明にいう「光路分割手段」を構成する。また、ＣＣＤ２１、２２、２３は、本発明の「光検出手段」を構成する。更に、シャッタ３１、３２、３３は、本発明の「強度変調手段」及び「シャッタ手段」を構成するものである。
【００５３】
更に、光画像計測装置１は、パルス信号を発生させるパルス信号発生器５０と、このパルス信号発生器５０が発生したパルス信号の位相をシフトさせることにより、各シャッタ３１、３２、３３の開閉タイミングをそれぞれ独立に制御するタイミング信号として出力する位相シフタ４１、４２、４３とを備えている。
【００５４】
各シャッタ３１、３２、３３は、位相シフタ４１、４２、４３からのタイミング信号に基づいて所定の周波数で干渉光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３をそれぞれ周期的に遮断することにより、各干渉光のサンプリングを行う。それにより、各ＣＣＤ２１、２２、２３は、対応する干渉光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を周期的に受光することとなり、後述する図２（Ｃ）に示すように、干渉光を周期的なパルスの列として受光する。このとき、各シャッタ３１、３２、３３はそれぞれ独立して開閉されるため、ＣＣＤ２１、２２、２３によりそれぞれ検出される干渉光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３のパルスは、所定の位相差を有するものとなる。ＣＣＤ２１、２２、２３は、各ピクセルにて受光された干渉光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を光電変換し、その変換結果であるヘテロダイン信号を信号処理部６０に出力する。ヘテロダイン信号は、検出された干渉光の強度及び位相を反映した電気信号である。
【００５５】
信号処理部６０は、ＣＣＤ２１、２２、２３から出力されるヘテロダイン信号に基づいて後述する演算処理を実行する本発明の「演算手段」である。更に、信号処理部６０は、当該演算処理の結果を解析することにより、被測定物体Ｏの２次元断面画像などの各種画像を形成し、図示しないモニタ装置等の表示装置に表示させる処理を行う。このような信号処理部６０は、例えば、所定の演算プログラムを格納したＲＯＭ等の記憶装置と、当該演算プログラムを実行するＣＰＵとを含んで構成されるコンピュータなどにより構成される。
【００５６】
光源２から出射された光ビームは、レンズ３とレンズ４によってそのビーム径を広げられ、ビームスプリッタ５により信号光Ｓと参照光Ｒとに分割される。信号光Ｓは、被測定物体Ｏに入射され、その表面形態及び内部形態の情報を含む反射光波としてビームスプリッタ５に再び入射される。
【００５７】
一方、参照光Ｒは、周波数シフタ６を通過して周波数がシフトされた後、鏡７に伝送されて反射される。反射された参照光Ｒは周波数シフタ６を再び通過して更なる周波数シフトを受けてビームスプリッタ５に再び入射される。なお、前述のように鏡７をｚ−スキャンさせることにより参照光Ｒの周波数をシフトさせてもよい。
【００５８】
被測定物体Ｏからの信号光Ｓの一部はビームスプリッタ５により反射され、同時に、周波数シフトを受けた参照光Ｒの一部はビームスプリッタ５を透過する。それにより、信号光Ｓと参照光Ｒとはビームスプリッタ５により重畳されて干渉光Ｌが生成される。この干渉光Ｌは、結像用レンズ群８を経由してビームスプリッタ１１へと伝搬される。
【００５９】
干渉光Ｌは、ビームスプリッタ１１によってその光路が２つに分割される。ビームスプリッタ１１により反射された干渉光Ｌ１は、シャッタ３１を介してＣＣＤ２１により検出される。
【００６０】
また、ビームスプリッタ１１を透過した干渉光は、次のビームスプリッタ１２によってその光路が更に二分される。ビームスプリッタ１２により反射された干渉光Ｌ２は、シャッタ３２を介してＣＣＤ２２により検出される。
【００６１】
一方、ビームスプリッタ１２を透過した干渉光Ｌ３は、シャッタ３３を介してＣＣＤ２３によって検出される。
【００６２】
なお、ビームスプリッタ１１による干渉光の分割率、つまり透過される干渉光と反射される干渉光Ｌ１との強度比は２：１であることが望ましい。すなわち、ビームスプリッタ１１は、入射光の２／３を透過させ、１／３を反射させる特性を有していることが望ましい。また、ビームスプリッタ１２により透過される干渉光Ｌ３と反射される干渉光Ｌ２との強度比は１：１であることが望ましい。すなわち、ビームスプリッタ１２は、入射光の１／２を透過させ、１／２を反射させる特性を有していることが望ましい。これにより、ＣＣＤ２１、２２、２３により検出される干渉光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は、それぞれ等しい強度レベルとされるので、後述の演算処理を行うのに好適である。ただし、分割される干渉光の強度比はこれに限定されるものではなく、適宜設定することが可能である。
【００６３】
〔測定形態〕
続いて、光画像計測装置１による干渉光Ｌの背景光に対応するヘテロダイン信号の直流成分、干渉光Ｌ（すなわちヘテロダイン信号）の信号強度及びその位相の空間分布の測定形態について説明する。光画像計測装置１は、シャッタ３１、３２、３３の開閉タイミングによって所定の位相差が与えられた干渉光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３をサンプリングして検出を行うことにより、背景光からなる直流成分の強度、干渉光Ｌの信号強度及び位相の空間分布を一度の測定により時間差なく取得することを特徴としている。
【００６４】
なお、シャッタ３１、３２、３３の開閉のタイミングを司る後述のサンプリング関数は、あらかじめ設定されているものとする。サンプリング関数は、パルス信号発生器５０により周期的に発生されるパルスの位相を、位相シフタ４１、４２、４３がそれぞれシフトさせてシャッタ３１、３２、３３に出力することにより生成される。
【００６５】
図２は、シャッタ３１による干渉光Ｌ１のサンプリング動作を説明するための図である。図２（Ａ）は、光センサＣＣＤ２１により受光される干渉光Ｌ１の時間波形を示すものである。干渉光Ｌ１によるヘテロダイン信号は、上記の式（１）に示したように、参照光Ｒと信号光Ｓの強度に比例する背景光からなる直流成分と、干渉光Ｌ１のうなりの周波数（ビート周波数）を有する交流成分（ビート信号などとも呼ばれる）とが重畳されたものと考えることができる。
【００６６】
そこで、図２（Ｂ）に示すサンプリング関数ｍ１（ｔ）に基づいてシャッタ３１を周期的に開閉（ｏｎ−ｏｆｆ）させることにより干渉光Ｌ１をサンプリングする。サンプリング関数ｍ１（ｔ）は、例えば５０％ｄｕｔｙの矩形列からなる波形を有し、その周波数ｆｓｍは、式（１）に示すビート周波数ｆｉｆに等しいか、もしくはそれに近い値に設定される（すなわち、ｆｓｍ＝ｆｉｆもしくはｆｓｍ≒ｆｉｆとされる）。
【００６７】
図２（Ｃ）は、このサンプリング関数ｍ１（ｔ）を用いてサンプリングを行ったときに、ＣＣＤ２１に入射される干渉光Ｌ１の時間波形を概略的に示している。ここで、サンプリング関数ｍ１（ｔ）の周波数ｆｓｍと式（１）に示すヘテロダイン信号のビート周波数ｆｉｆとの差（δｆ＝｜ｆｉｆ−ｆｓｍ｜）は、蓄積型光センサであるＣＣＤ２１の応答周波数に比べて十分小さく設定されている。それにより、干渉光Ｌ１の各周期においてほぼ同じ位相の部分がサンプリングされるようになっている。このとき、干渉光Ｌ１を受光したＣＣＤ２１からの出力ｉ１（ｔ）は、測定時間内にＣＣＤ２１に蓄積された光電荷量に比例しており、具体的には次式によって与えられる（例えば、Ｍ．Ａｋｉｂａ、Ｋ．Ｐ．Ｃｈａｎ、Ｎ．Ｔａｎｎｏ、「Ｏｐｔｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ」、Ｖｏｌ．２８、８１６（２００３）を参照）。
【００６８】
【数２】
2005265440.tif 000004
【００６９】
ここで、＜−＞はＣＣＤ２１の蓄積効果による時間平均を表している。また、φは測定の初期位相値を表し、Ｋ１はビームスプリッタ１１の反射率とＣＣＤ２１の光電変換率を含めた光検出効率を表している。
【００７０】
同様に、干渉光Ｌ２は、所定のサンプリング関数ｍ２（ｔ）に基づいてその開閉タイミングが制御されるシャッタ３２によってサンプリングが施されてＣＣＤ２２により検出される。このサンプリング関数ｍ２（ｔ）は、干渉光Ｌ１をサンプリングするサンプリング関数ｍ１（ｔ）と同一の周波数ｆｓｍを有し、５０％ｄｕｔｙの矩形列の波形を有するものである。ここで、サンプリング関数ｍ２（ｔ）は、サンプリング関数ｍ１（ｔ）に対して位相差Δθ１，２を有する。この位相差Δθ１，２は、位相シフタ４１、４２による位相のシフト量をあらかじめ設定することによって生成される。以上のような条件の下に、式（２）と同様の原理で、ＣＣＤ２２からは次のような出力ｉ２（ｔ）が得られる。
【００７１】
【数３】
2005265440.tif 000005
【００７２】
ただし、Ｋ２は、ビームスプリッタ１１の透過率と、ビームスプリッタ１２の反射率と、ＣＣＤ２２の光電変換率とを含めた光検出効率である。
【００７３】
式（２）と式（３）から分かるように、ＣＣＤ２１、２２からの出力には、信号光Ｓと参照光Ｒの強度Ｉｓ、Ｉｒの項とともに、干渉光Ｌ１、Ｌ２の振幅√（ＩｓＩｒ）及び位相（２πδｆｔ＋φ）、（２πδｆｔ＋Δθ１，２）に関わる項がそれぞれ含まれている。
【００７４】
更に、干渉光Ｌ３は、サンプリング関数ｍ３（ｔ）に基づいてその開閉タイミングが制御されるシャッタ３３によってサンプリングが施されＣＣＤ２３により検出される。このサンプリング関数ｍ３（ｔ）は、干渉光Ｌ１をサンプリングするサンプリング関数ｍ１（ｔ）と同一の周波数ｆｓｍを有し、５０％ｄｕｔｙの矩形列の波形を有するものである。ここで、サンプリング関数ｍ３（ｔ）は、サンプリング関数ｍ１（ｔ）に対して位相差Δθ１，３を有する。この位相差Δθ１，３は、位相シフタ４１、４３による位相のシフト量をあらかじめ設定することによって生成される。このとき、式（２）と同様の原理で、ＣＣＤ２３からは次のような出力ｉ３（ｔ）が得られる。
【００７５】
【数４】
2005265440.tif 000006
【００７６】
ただし、Ｋ３は、ビームスプリッタ１１、１２のそれぞれの透過率、及びＣＣＤ２３の光電変換率を含めた光検出効率である。
【００７７】
〔演算処理〕
式（２）、（３）、（４）に示す各ＣＣＤ２１、２２、２３から出力された電気信号は、信号処理部６０に送信される。信号処理部６０は、これらの出力結果を用いて以下に説明するような演算を実行することにより、干渉光Ｌの背景光に対応する式（１）に示すヘテロダイン信号の直流成分と、干渉光Ｌすなわちヘテロダイン信号の信号強度及び位相の空間分布とを算出する。
【００７８】
ここで、サンプリング関数ｍ１（ｔ）とサンプリング関数ｍ２（ｔ）との位相差Δθ１，２は−π／２に設定され、サンプリング関数ｍ１（ｔ）とサンプリング関数ｍ３（ｔ）との位相差Δθ１，３はπ／２に設定されているものとする。このとき、干渉光Ｌの背景光からなるヘテロダイン信号の直流成分の強度Ｓ１と位相直交成分（ｓｉｎ成分とｃｏｓ成分）Ｓ２及びＳ３は、それぞれ以下の式により表される。
【００７９】
【数５】
2005265440.tif 000007
【００８０】
したがって、３つのＣＣＤ２１、２２、２３のうち２台のＣＣＤ２２、２３からの電気信号に基づいて、干渉光Ｌの背景光に対応する直流成分の強度を算出することができる。
【００８１】
【数６】
2005265440.tif 000008
【００８２】
【数７】
2005265440.tif 000009
【００８３】
式（６）と式（７）を用いると、式（１）に示すヘテロダイン信号の振幅は次のように表される。
【００８４】
【数８】
2005265440.tif 000010
【００８５】
ここで、右辺に係る比例定数はπ／４である。したがって、式（５）により求めた直流成分を用いることにより、ヘテロダイン信号の振幅を算出することができる。したがって、上記直流成分とヘテロダイン信号の振幅とを足し合わせることにより、ヘテロダイン信号の強度、すなわち干渉光Ｌの強度を求めることができる。
【００８６】
これにより、光画像計測装置１は、背景光の強度の事前測定が困難な画像計測、例えば運動物体の光断層画像計測などに有効であることを示している。また、背景光となる直流成分の強度を別途に測定しておく必要がないため、計測プロセスの簡略化を図ることができる。したがって、計測の手間が軽減され、計測時間が短縮されることとなる。
【００８７】
更に、光画像計測装置１によれば、次のような測定方法により干渉光Ｌの位相の空間分布を求めて画像化することができる。
【００８８】
ある測定時間ｔ＝ｔ１について、式（６）及び式（７）に示すヘテロダイン信号の干渉成分Ｓ２（ｔ１）及びＳ３（ｔ１）が取得されると、これら双方の干渉成分の比を取ることによって次式に示すような信号が得られる。
【００８９】
【数９】
2005265440.tif 000011
【００９０】
この式（９）から分かるように、信号Ｓ４は干渉光Ｌの振幅には依存せず、その位相情報のみを含んでいる。したがって、２次元光センサアレイであるＣＣＤ２１、２２、２３の各ピクセルにより出力されるヘテロダイン信号の位相φ（ｘ、ｙ、ｔ１）は、次式のように表される。ここで、（ｘ、ｙ）は、これらＣＣＤ上に設定された各ピクセルの位置座標を示している。
【００９１】
【数１０】
2005265440.tif 000012
【００９２】
この式（１０）の第２項２πδｆｔ１は、ゼロあるいはほぼゼロの周波数δｆを有する交流信号の測定時間ｔ１における瞬時位相値であり、ＣＣＤ２１、２２、２３のピクセルの位置（すなわち変数ｘ、ｙ）によらず一定であると仮定できる。したがって、ＣＣＤ２１、２２、２３上のある座標ｘ＝ｘ１、ｙ＝ｙ１に位置するピクセルにおけるヘテロダイン信号の位相φ（ｘ１、ｙ１、ｔ１）に対する、各ピクセルからのヘテロダイン信号の位相差を求めることにより、このヘテロダイン信号、すなわち干渉光Ｌの位相の空間分布を画像化することができる。このような干渉光の位相の空間分布測定は、その位相値を基準とする画像計測、例えばヘテロダイン干渉法による鏡状表面の高精度計測に有効であると考えられる。
【００９３】
更に、上記の位相情報を用いると、干渉光Ｌの周波数情報を取得することができる。すなわち、ヘテロダイン信号の周波数ｆｉｆとサンプリング周波数ｆｓｍとの周波数差δｆは、ある２つの測定時間ｔ＝ｔ１及びｔ＝ｔ２における位相の算出結果φ（ｘ、ｙ、ｔ１）及びφ（ｘ、ｙ、ｔ２）に基づき次式を用いて算出される。
【００９４】
【数１１】
2005265440.tif 000013
【００９５】
サンプリング周波数ｆｓｍは既知であるので、式（１１）による算出結果からヘテロダイン信号の周波数ｆｉｆ、つまり干渉光Ｌの周波数を算出することができる。このようなヘテロダイン周波数の測定方法は、例えば被検眼眼底の血流の状態を計測する場合など、ヘテロダイン干渉法を用いたドップラー速度計測に有効に利用可能であると考えられる。
【００９６】
なお、上記実施形態の光画像計測装置１では、本発明の強度変調手段として高速シャッタ等のシャッタ３１、３２、３３を備える構成を採用したが、強度変調手段はこれに限定されるものではない。例えば、干渉光を完全に遮断するこのようなシャッタ手段に代えて、干渉光を透過させる透過率を周期的に増減させることが可能な例えばＳＬＭ（Ｓｐａｔｉａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ；空間光変調素子）などを設けることにより、ＣＣＤ等の光検出手段により受光される干渉光の強度を変調させて干渉光をサンプリングすることができる。すなわち、シャッタ手段は、光検出手段に受光される干渉光の強度を０と１００（最高強度）との間で切り換えるものであるが、本発明の強度変調手段としては、干渉光の強度を例えば１０と８０との間で周期的に切り換えるような構成を適用することが可能である。
【００９７】
更に、干渉光の強度変調は、２値間での切り換えだけではなく、３値以上の間を周期的に切り換える方式や、２値間を周期的にかつ連続的に変化させる方式を、サンプリング態様などに応じて採用することが可能である。なお、強度変調の幅は、ＣＣＤの感度等を勘案して決定すればよい。本発明の強度変調手段としては、干渉光の強度を周期的に変調させることが可能であれば、いかなる構成を採用してもよい。強度変調手段と光検出手段とを一体的に構成することも可能である。
【００９８】
ビームスプリッタ５、１１、１２としては任意の形態のものを用いることができるが、キューブ型のビームスプリッタを用いると、空気との境界面における反射光がＣＣＤに入射してしまうおそれがあるため、プレート型やウェッジ型などのビームスプリッタを用いることが好ましい。
【００９９】
また、光画像計測装置１では、レンズ３、４が配置される照明系の光路と、結像用レンズ群８等が配置される検出系の光路とを分離した構成の光学系を採用することにより、それぞれの光路上の光学素子による反射の影響を解消している。
【０１００】
光画像計測装置１には３つの単体のＣＣＤ２１、２２、２３が設けられているが、例えば３ＣＣＤタイプのカラーＣＣＤカメラのような３枚式ＣＣＤカメラ（ユニット）を使用し、各ＣＣＤチップの前位置に強度変調手段を配設することにより外見上１つのＣＣＤカメラとして構成してもよい。それにより、装置構成の簡略化や装置内の省スペース化などを図ることができる。
【０１０１】
また、１つのＣＣＤの受光面を複数の領域に分割し、各領域の前位置に強度変調手段を配置することにより、ＣＣＤの各領域を１つのＣＣＤに見立てて干渉光を検出するように構成することもできる。このとき、ＣＣＤの当該複数の領域を覆う大きさの液晶ＳＬＭ等からなる強度変調手段を１つ配置し、ＣＣＤの各領域に対応する強度変調手段の領域をそれぞれ制御することにより干渉光の検出を行うようにしてもよい。このような構成によれば、装置構成の簡略化や装置内の省スペース化を図ることができる。また、複数のＣＣＤを互いに同期制御させてサンプリングする必要がなくなるので、制御系の簡略化を図ることも可能となる。
【０１０２】
更に、ＣＣＤに蓄積された電荷の直流成分のオフセット調整や交流信号のゲイン調整を適宜行うことにより、検出される干渉光が形成する干渉縞のコントラストを向上させるように構成してもよい。
【０１０３】
また、参照物体として、２回反射の折り返しミラーやコーナーキューブを適用することにより、ｚ−スキャンを行う際の参照物体の移動距離を減少させることができる。それにより、装置内の省スペース化を図ることができ、また、参照物体を移動させる上記の駆動装置に掛かる負担や消費電力量を低減することが可能となる。
【０１０４】
〔背景光に対応する直流成分の取得態様の変形例〕
以上の実施形態では、サンプリング関数ｍ１（ｔ）とサンプリング関数ｍ２（ｔ）との位相差Δθ１，２を−π／２に設定し、サンプリング関数ｍ１（ｔ）とサンプリング関数ｍ３（ｔ）との位相差Δθ１，３をπ／２に設定することにより、背景光に対応する直流成分を取得する方法が採用されているが、直流成分の取得態様はこれに限定されるものではない。以下に、直流成分の他の取得態様についてその一例を説明する。これらの変形例によれば、直流成分取得のための構成の自由度が高まり、装置の実用性が向上される。
【０１０５】
（直流成分の取得態様の第１の変形例）
まず、図３を参照して、上述の実施形態と同様に２つのＣＣＤから出力された電気信号に基づいて直流成分を算出する方法について説明する。以下、図１のＣＣＤ２２、２３を用いた構成を用いるが、ＣＣＤを２つしか備えていない光画像計測装置や、４つ以上備えた光画像計測装置についても同様に算出処理を行うことができることはいうまでもない。
【０１０６】
そのために、サンプリング関数ｍ２（ｔ）とサンプリング関数ｍ３（ｔ）との間の位相差Δθ２、３をπ（１８０度）に設定する。例えば、図３に示すように、サンプリング関数ｍ１（ｔ）による干渉光Ｌ１のサンプリング範囲Ｌ１′を０〜π／４とし、サンプリング関数ｍ２（ｔ）による干渉光Ｌ２のサンプリング範囲Ｌ２′をπ／４〜π／２とし、サンプリング関数ｍ３（ｔ）による干渉光Ｌ３のサンプリング範囲Ｌ３′を３π／４〜２πとする。このとき、サンプリング関数ｍ１（ｔ）とサンプリング関数ｍ２（ｔ）との位相差Δθ１，２はπ／４であり、サンプリング関数ｍ１（ｔ）とサンプリング関数ｍ３（ｔ）との位相差Δθ１，３は３π／４である。サンプリング関数ｍ１（ｔ）、ｍ２（ｔ）及びｍ３（ｔ）は、それぞれビート周波数と同一の周波数を有するものとする。また、サンプリング関数ｍ１（ｔ）、ｍ２（ｔ）及びｍ３（ｔ）のｄｕｔｙ比は、それぞれ２５％ｄｕｔｙであるとする。
【０１０７】
演算処理部６０は、このようなサンプリングを行うときにＣＣＤ２２、２３からそれぞれ出力される電気信号を時間平均して、干渉光Ｌの背景光に対応する直交成分を算出する。すなわち、干渉光Ｌ２のサンプリング範囲Ｌ２′と干渉光Ｌ３のサンプリング範囲Ｌ３′との位相差Δθ２、３はπであるので、これらを時間平均することにより交流成分がキャンセルされて直流成分ｉＤのみが抽出される。そして、この直流成分ｉＤに基づいて目的の直流成分の強度が取得される。なお、上述した実施形態の位相差の設定値Δθ１，２＝−π／２、Δθ１，３＝π／２は、このケースの一例である。
【０１０８】
ここで、「電気信号を時間平均」するとは、ＣＣＤ（光検出手段）からの電気信号が示す受光光量を、例えば当該ＣＣＤが１フレームの画像を取得する時間で平均する処理を意味している。また、複数の電気信号の「時間平均」とは、各電気信号の時間平均を求め、更に、これら複数の時間平均の平均値を算出する処理を意味することとする。なお、時間平均処理における上記「時間」は、１フレームの時間に限定されるものではなく、例えばサンプリング周期など、所望の一定時間を採用することができる。
【０１０９】
このように、２つのＣＣＤによりそれぞれ受光される干渉光の位相差πに設定し、これら２つのＣＣＤからそれぞれ出力される電気信号を時間平均することにより、干渉光Ｌの背景光に対応する直流成分を算出することができる。この方法によれば、２つの干渉光をサンプリングする位相差がπでありさえすればよく、各サンプリングの開始及び終了のタイミングを任意に設定することができるので、直流成分を取得するための測定形態の自由度が向上する。
【０１１０】
なお、互いの位相差がπとなるようにサンプリングされた３つあるいはそれ以上の干渉光に対応する電気信号からも同様に直流成分を求めることができる。
【０１１１】
（直流成分の取得態様の第２の変形例）
次に、１つのＣＣＤから出力される電気信号を用いて直流成分を求める方法について説明する。図４には、そのためのサンプリングの形態が示されている。以下、図１に示す光画像計測装置１のＣＣＤ２２を用いた構成を採用するが、単一のＣＣＤしか備えていない装置や任意個数のＣＣＤを備えた装置によっても同様にして直流成分を求めることができる。
【０１１２】
本変形例では、ＣＣＤ２２により複数回の測定を行い、その複数の測定に基づくＣＣＤ２２からの電気信号を用いて直流成分の算出を行う。そのために、位相差Δθ２、２＝πとなるように干渉光Ｌ２のサンプリングを複数回（例えば２回）行う。例えば、干渉光Ｌ２をサンプリングする２つのサンプリング関数をｍ２（ｔ）、ｎ２（ｔ）とし、図４に示すように、サンプリング関数ｍ２（ｔ）による干渉光Ｌ２のサンプリング範囲Ｌ２′をπ／４〜π／２とし、サンプリング関数ｎ２（ｔ）による干渉光Ｌ２のサンプリング範囲Ｌ２′′を３π／４〜２πとする。サンプリング関数ｍ２（ｔ）、ｎ２（ｔ）は、それぞれビート周波数と同一の周波数を有するものとする。また、サンプリング関数ｍ２（ｔ）、ｎ２（ｔ）のｄｕｔｙ比は、それぞれ２５％ｄｕｔｙであるとする。
【０１１３】
演算処理部６０は、このようなサンプリングを行うときにＣＣＤ２２から出力される２つの電気信号を時間平均して、干渉光Ｌの背景光に対応する直交成分を算出する。すなわち、干渉光Ｌ２のサンプリング範囲Ｌ２′とＬ３′との位相差Δθ２、２はπであるので、これらを時間平均することにより交流成分がキャンセルされて直流成分ｉＤのみが抽出される。そして、この直流成分ｉＤに基づいて直流成分の強度が取得される。
【０１１４】
このように、各サンプリングの位相差がπとなるように同一光路の干渉光を２回サンプリングするとともに、当該光路上の単一のＣＣＤからそれぞれ出力される電気信号を時間平均することにより、干渉光Ｌの背景光に対応する直流成分を算出することができる。この方法によれば、干渉光を２回サンプリングするときの位相差がπであれば各サンプリングの開始及び終了のタイミングを任意に設定することができるので、直流成分を取得するための測定形態の自由度が向上する。また、ＣＣＤを１つしか備えていない装置であっても、直流成分を有効に測定することができる。
【０１１５】
なお、互いの位相差がπとなるように３回あるいはそれ以上の回数だけサンプリングされた干渉光に対応する電気信号からも同様に直流成分を求めることができる。例えば、ビート周波数の偶数倍の周波数でサンプリングを行うときにＣＣＤから出力される電気信号に基づいて直流成分を求めることができる。また、ＣＣＤの蓄積時間において、ビート周波数に合わせて複数回のサンプリングを行うように構成すると、そのときにＣＣＤから出力される電気信号は直流成分の強度を示す信号となっている。この信号により直流成分の強度を求めてもよい。
【０１１６】
（直流成分の取得態様の第３の変形例）
背景光からなる直流成分の取得形態の第３の変形例について説明する。当該変形例は、第２の変形例と同様に１つのＣＣＤ（例えばＣＣＤ２２）のみを用いるものである。そのために、サンプリング関数ｍ２（ｔ）の周波数を、ヘテロダイン信号の周波数（ビート周波数）ｆｉｆに同期されない値に設定する。それによると、干渉光の位相の異なる部分が次々にサンプリングされ、結果として干渉光の（ほぼ）全位相範囲０〜２πがサンプリングされることとなる。したがって、そのサンプリング結果を時間平均することにより交流成分がキャンセルされ、直流成分のみが抽出されることとなる。
【０１１７】
図５を参照して、当該変形例の一例について説明する。ここで、ヘテロダイン信号の周期をＴ０＝１／ｆｉｆと表記し、サンプリング周期をＴ＝１／ｆと表記する。また、サンプリングのｄｕｔｙ比を４０％とする。サンプリング周波数ｆをビート周波数ｆｉｆの０．８倍の値に設定する（ｆ＝０．８×ｆｉｆ）と、サンプリング周期Ｔは、ヘテロダイン信号の周期Ｔ０の１．２５倍となる（Ｔ＝１．２５×Ｔ０）。このとき、第１のサンプリング範囲Ｌ２（１）は干渉光Ｌ２の位相０〜πの部分に対応し、第２のサンプリング範囲Ｌ２（２）は位相π／２〜３π／２の部分に対応し、第３のサンプリング範囲Ｌ２（３）は位相π〜２πの部分に対応し、第４のサンプリング範囲Ｌ２（４）は位相３π／２〜π／２の部分に対応する（以下同様）。このようなサンプリングによれば、干渉光Ｌ２は位相０〜２πに亘ってサンプリングされるので、そのサンプリング結果を時間平均することにより交流成分がキャンセルされて直流成分ｉＤが抽出されることとなる。
【０１１８】
なお、サンプリング周期Ｔの設定値としては、ヘテロダイン信号の周期Ｔ０の整数倍の値とすることは好ましくない。すなわち、Ｔ＝ｎ×Ｔ０（ｎは整数）とした場合、干渉光Ｌ２についてｎ周期おきに同一の位相範囲がサンプリングされることとなるため、時間平均を取っても交流信号がキャンセルされないからである。ただし、ｄｕｔｙ比をｋ／ｎ（ｋはｎ以下の整数）などとすれば、干渉光Ｌ２のｋ周期分が各サンプリング範囲となるので適用可能である。
【０１１９】
（直流成分の取得態様の第４の変形例）
次に、図６に示す光画像計測装置１′のような構成を採用する場合には、以下の第４の変形例によって直流成分を取得することができる。同図に示す光画像計測装置１′は、ＣＣＤ２３の前位置に強度変調手段（シャッタ３３）が配置されていないということの他は、図１の光画像計測装置１と同一の構成を備えている。
【０１２０】
当該光画像計測装置１′のＣＣＤ２３は、サンプリングされた干渉光Ｌ１、Ｌ２をＣＣＤ２１、２２が検出しているときに、干渉光Ｌ３を連続的に受光し、電気信号に変換して信号処理部６０に出力する。信号処理部６０は、ＣＣＤ２３からの電気信号の時間平均を算出することにより、その直流成分のみを抽出することができる。すなわち、連続的に受光された干渉光Ｌ３はランダムな信号であるので、その時間平均を取ることにより交流成分が打ち消されて直流成分のみが有効に抽出される。なお、交流成分については、例えば本発明者らによる上記の特許文献１に記載の方法などを用いることにより、ＣＣＤ２１、２２からの電気信号に基づいて求めることができる。このように、強度変調手段が設けられていない光路上の光検出手段からの電気信号に平均化処理を施すことにより、干渉光の背景光からなる直流成分を求めることも可能である。
【０１２１】
この光画像計測装置１′によれば、干渉信号の背景光からなる直流成分と、その交流成分とを時間差無く求めることができるので、計測時間が短縮されるなど装置の利便性が向上する。また、装置構成に必要な強度変調手段が２つで済むので、構成の簡略化や低コスト化、更には装置内の省スペース化を図ることが可能となる。更に、２つのＣＣＤ及び２つの強度変調手段を同期制御すればよいので、制御の簡略化が図られる。更にまた、強度変調手段を介して受光される２つの干渉光の検出結果から交流成分を求めることができるので、演算時間の短縮も期待できる。
【０１２２】
図６に示す構成において、ＣＣＤ２３は背景光の強度を取得するための専用の光検出手段であり、その前に強度変調手段は設けられていない。このような構成を適用する場合、ＣＣＤ２３に入射される干渉光Ｌ３の光量は、例えば干渉光Ｌの数％程度とするなど微弱であってもよい。すなわち、ＣＣＤ２３からの電気信号を信号処理部６０でゲイン調整してから演算を行えば十分だからである。したがって、当該構成を採用する場合には、ビームスプリッタ１２による干渉光の強度の分割比は１：１でなくてもよい。図６に示す構成においては、ビームスプリッタ１２の透過率を反射率よりも小さな値に設定することができる。
【０１２３】
（直流成分の取得態様の第５の変形例）
最後に、光検出手段による干渉光の受光時間を例えば周期的に切り換えるように強度変調手段のサンプリング動作を制御することにより、干渉光の背景光に対応する直流成分を逐次算出することが可能な変形例について説明する。
【０１２４】
図７は、当該変形例におけるサンプリングの態様を示す。本変形例では、シャッタ３１により干渉光Ｌ１をサンプリングするものとし、また、サンプリングの周期はヘテロダイン信号の周期Ｔ０に同期されているものとする。なお、シャッタ３１は、本発明にいう受光時間切換手段を構成するものである。最初のサンプリング範囲は１周期分のＬ１（１）、２番目は半周期分のＬ１（２）、３番目は１周期分のＬ１（３）、４番目は半周期分のＬ１（４）、・・・・とされている。すなわち、当該変形例のサンプリング関数は、ｄｕｔｙ比を１００％ｄｕｔｙと５０％ｄｕｔｙとに交互に切り換えるような例えば矩形の波形を有するものである。
【０１２５】
このようなサンプリング関数に基づいてサンプリングを行うと、干渉光Ｌ１の位相０〜２πのサンプリング範囲Ｌ１（１）、Ｌ１（３）、Ｌ１（５）、・・・・と、位相０〜πのサンプリング範囲Ｌ１（２）、Ｌ１（４）、Ｌ１（６）、・・・・とがそれぞれ交互にＣＣＤ２１に受光される。このとき、干渉光Ｌ１の奇数番目のサンプリング範囲と偶数番目のサンプリング範囲とでは、ＣＣＤ２１による受光時間の比率が２：１になっている。ＣＣＤ２１は、受光した各サンプリング範囲に対応する電気信号を順次信号処理部６０に送信する。
【０１２６】
信号処理部６０は、奇数番目のサンプリング範囲Ｌ１（１）、Ｌ１（３）、Ｌ１（５）、・・・に対応する電気信号の時間平均を算出することにより、干渉光の背景光からなる直流成分の強度ｉＤを演算する。これは、奇数番目のサンプリング範囲は位相が０〜２π、つまり１周期分であることから、その時間平均を取ると交流成分がキャンセルされて直流成分だけが抽出されることに基づくものである。
【０１２７】
また、信号処理部６０は、偶数番目の各サンプリング範囲に対応する各電気信号と、それに同期してＣＣＤ２２及び／又はＣＣＤ２３から出力された電気信号と、その直前の奇数番目のサンプリング範囲に対応する電気信号から算出された直流成分の強度とに基づいて、交流成分の振幅及び位相を算出する。
【０１２８】
本変形例では、このような直流成分の算出と交流成分の算出とを順次交互に実行する。したがって、例えばｚ−スキャンにより被測定物体Ｏの深度を変化させながら計測を行う場合において、各深度に（ほぼ）対応する直流成分の強度を逐次算出することができ、その算出結果に基づいて交流成分を求めることが可能である。したがって、被測定物体Ｏの各深度毎の計測精度が向上される。
【０１２９】
なお、交流成分の算出処理において、３つのＣＣＤからの出力信号に基づく場合には、例えば上記実施形態の算出方法などを用いることができ、また、２つのＣＣＤからの出力信号に基づく場合には、例えば上記の特許文献１に記載の方法などを用いることができる。
【０１３０】
直流成分の算出のためのサンプリングは１周期おきに行わなくてもよく、例えば２周期おき、３周期おきなど、任意のタイミングで行うことができる。また、直流成分の算出のためのサンプリングは周期的に行う必要はなく、例えば最初は１周期おき、次は２周期おき、・・・など、サンプリングの間隔を変更させてもよい。
【０１３１】
また、受光時間切換手段としては、干渉光を完全に遮断するシャッタ手段以外にも、ＳＬＭ等の強度変調手段を用いることができる。
【０１３２】
このように、本変形例は、光検出手段による干渉光の受光時間の長さの切り換えを行い、長い受光時間（第１の受光時間）のときに光検出手段から出力される電気信号を基に直流成分を求めるとともに、短い受光時間（第２の受光時間）のときに出力される電気信号と当該求めた直流成分とに基づいて交流成分を求める構成となっている。ここで、第１の受光時間としては、平均化処理によって交流成分をキャンセルするために、干渉光のうなりの周期以上の長さの時間（例えばうなりの周期の整数倍など）、更には当該うなりの周期に等しいことが好ましい。また、第２の受光時間としては、干渉光のうなりの周期未満の長さの時間、更には当該うなりの周期の半分の長さの時間であることが好ましい。すなわち、交流成分を取得するためのサンプリングのｄｕｔｙ比を５０％にすることにより効率よく計測を行うことができるからである。
【０１３３】
〔サンプリング態様の変形例〕
続いて、本発明に係る光画像計測装置に適用可能なサンプリングの態様の一例を説明する。特に、サンプリングの周波数、ｄｕｔｙ比、サンプリング関数の波形等の変形例について説明する。以下の変形例によれば、サンプリング態様の自由度が高まり、装置の実用性が向上される。
【０１３４】
（サンプリング周波数について）
上記の実施形態では、ビート周波数と（ほぼ）等しいサンプリング周波数にてサンプリングを行っているが、これに限定されるものではない。例えば、サンプリング周波数として、干渉光のうなりの周波数、つまりビート周波数の整数倍の周波数を適用すれば、干渉光の複数の位相範囲をそれぞれ周期的にサンプリングすることができる。この方法によれば、干渉光の各周期について複数の位相範囲をサンプリングできるので、干渉光をより詳細に解析することが可能となり、計測精度の向上が期待される。
【０１３５】
一方、ビート周波数の整数分の１（１／ｎ）倍のサンプリング周波数を適用することも可能である。この方法によれば、干渉光の所定の位相範囲がｎ周期おきにサンプリングされるので、強度変調手段による強度の切り換えがビート周波数に追いつかないような場合に有効に利用することができる。
【０１３６】
（ｄｕｔｙ比について）
本発明の光画像計測装置に用いられるサンプリング関数は、５０％ｄｕｔｙのものを用いることが好ましい。すなわち、５０％未満のｄｕｔｙである場合にはＣＣＤ２１、２２、２３に受光される光量が減少し干渉光の検出効率が低下し、一方、５０％を超えるｄｕｔｙ比であっても検出効率がダウンしてしまうからである。ただし、上記の図３〜図５に示すようなサンプリングを行う場合などにおいては、適宜所望のｄｕｔｙ比を適用することが可能である。
【０１３７】
（サンプリング関数の波形について）
また、本発明の光画像計測装置に用いられるサンプリング関数としては、シャッタ３１、３２、３３の開閉タイミングを好適に切り換えるために、図２に示すような矩形の波形を用いることが好ましい。ただし、正弦波や三角波などの矩形以外の波形からなるサンプリング関数を適宜用いることができることはいうまでもない。特に、干渉光の透過と遮断との切り換えを行うシャッタ手段以外の強度変調手段を用いる場合に、矩形以外の波形を有効に用いることができる。例えば、正弦波形や三角波形のサンプリング関数を用いて強度変調手段の透過率を連続的に変化させることにより透過する干渉光の強度を変調させれば、ＣＣＤに受光される干渉光の強度を連続的に変調させることができる。
【０１３８】
また、正弦波形等のサンプリング関数を用いて、矩形の波形のサンプリング関数と同様のサンプリング処理を実行することが可能である。例えば、周波数応答性の高いフォトディテクタ等を用いて検出されたビート信号を正弦波形と仮定し、この信号を用いて干渉光のサンプリングを制御することができる。具体的には、検出されたビート信号の最大振幅の例えば±１／√２を閾値として設定し、この閾値に対応する時点でシャッタのｏｎ／ｏｆｆを瞬時に切り換えるように構成する。このとき、干渉光の位相π／４〜３π／４の部分と５π／４〜７π／４の部分とがサンプリングされ、ｄｕｔｙ比は５０％、サンプリング周波数はビート周波数の２倍の値となる。なお、当該閾値は±１／√２に限定されるものではなく、任意の値を設定することができる。また、ビート信号の１周期におけるシャッタのｏｎ／ｏｆｆ切り換え回数は４回以外であってもよい。
【０１３９】
上記閾値を適宜変更することにより、ＣＣＤが受光する干渉光の光量を任意に調整することが可能となる。この光量調整作用の一利用例として、図１に示す光画像計測装置１のように干渉光を複数の光路に分割して検出を行うケースにおいて、各ビームスプリッタの透過率や反射率の影響等により、干渉光の光量が均等に分割されない場合があるが、各光路上のシャッタの制御に係る上記閾値を適宜調整することにより、各ＣＣＤにより受光される光量を均等化することが可能となる。
【０１４０】
また、正弦波形のサンプリング関数を用いることにより、フーリエ解析に関する演算処理速度の向上が期待されるので、ＣＣＤ等の光検出手段の応答スピード向上に好適に対応することができると考えられる。
【０１４１】
（その他の変形例）
以下、上記実施形態の光画像計測装置１のその他の変形例について説明する。まず、本発明に係る光画像計測装置は、上記実施形態のように干渉光を３つの光路に分割する構成に限定されるものではなく、直流成分の取得態様の変形例の説明においても述べたように、干渉光を検出するための光路の数は任意である。複数の光路に分割する場合には、図６にも示したように、各光路上にＣＣＤ等の光検出手段を設けるとともに、１つの光路以外の光路上にシャッタ等の強度変調手段を設ける構成とするか、又は全ての光路上に強度変調手段を設ける構成とすることが好ましい。ただし、測定方法や演算方法に応じて、分割された複数の光路のうち任意数の光路上に強度変調手段を設けた設計を採用することができる。
【０１４２】
また、本発明に係る光画像計測装置の光検出手段としては、上述したＣＣＤ２１、２２、２３の他にも、積算回路を備えたラインセンサなどを適用することができる。本発明の光検出手段は、干渉光を受光して光電変換する機能と、受光した干渉光に基づく電荷を蓄積する機能との双方を備えている限り、１次元ないし２次元のあらゆる構成のものを用いることが可能である。
【０１４３】
以上で説明した本発明の実施形態においては、マイケルソン型の干渉光学系を備えた光画像計測装置について説明したが、例えばマッハツェンダー型などその他の干渉光学系を採用することも当然に可能である（例えば、上記特許文献２参照）。
【０１４４】
また、干渉光学系の一部に光ファイバ（バンドル）を設けて導光部材として用いることにより、装置設計上の自由度を高めたり、装置のコンパクト化を図ったり、あるいは、被測定物体の配置の自由度を高めたりすることができる（例えば、上記特許文献２参照）。
【０１４５】
本発明の光画像計測装置を例えば眼科の分野に応用すると、上述した眼底の血流状態の測定のほか、網膜や角膜の２次元断面像などを得ることができる。それにより、例えば角膜の内皮細胞数などを測定することが可能となる。なお、医療用や工業用などその他の分野にも各種の応用が可能であることはいうまでもない。
【０１４６】
以上に詳述した構成は、本発明に係る光画像計測装置の実施形態の一例に過ぎないものであり、本発明の要旨の範囲内において各種の変形を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４７】
【図１】本発明に係る光画像計測装置の構成の一例を示す概略図である。
【図２】本発明に係る光画像計測装置による干渉光のサンプリング態様の一例を示す図である。図２（Ａ）は、干渉光の時間波形を示すグラフである。図２（Ｂ）は、サンプリング関数の波形の一例を示すグラフである。図２（Ｃ）は、サンプリングされた干渉光の波形を示すグラフである。
【図３】本発明に係る光画像計測装置の変形例を説明するためのグラフ図である。
【図４】本発明に係る光画像計測装置の変形例を説明するためのグラフ図である。
【図５】本発明に係る光画像計測装置の変形例を説明するためのグラフ図である。
【図６】本発明に係る光画像計測装置の変形例の構成の一例を示す概略図である。
【図７】本発明に係る光画像計測装置の変形例を説明するためのグラフ図である。
【図８】従来の光画像計測装置の構成を示す概略図である。
【図９】従来の光画像計測装置の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【０１４８】
１  光画像計測装置
２  広帯域光源
３、４  レンズ
５、１１、１２  ビームスプリッタ
６  周波数シフタ
７、１０  鏡
８  結像用レンズ群
２１、２２、２３  ＣＣＤ
３１、３２、３３  シャッタ
４１、４２、４３  位相シフタ
５０  パルス信号発生器
６０  信号処理部
Ｒ  参照光
Ｓ  信号光
Ｌ、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３  干渉光
Ｏ  被測定物体
【図１】
2005265440.tif 000014
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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